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碳纖維的主要用途是與樹脂,金屬,陶瓷等基體復合,制成結構材料,碳纖維增強環氧樹脂復合材料,其比強度,比模量綜合指標,在現有結構材料中是最高的,在密度,剛度,重量,疲勞特性等有嚴格要求的領域,在要求高溫,化學穩定性高的場合,碳纖維復合材料都頗具優勢。
碳纖維是50年代初應火箭,宇航及航空等尖端科學技術的需要而產生的,現在還廣泛應用于體育器械,紡織,化工機械及醫學領域,隨著尖端技術對新材料技術性能的要求日益苛刻,促使科技工作者不斷努力提高,80年代初期,高性能及超高性能的碳纖維相繼出現,這在技術上是又一次飛躍,碳纖維布膠同時也標志著碳纖維的研究和生產已進入一個高級階段。
由碳纖維和環氧樹脂結合而成的復合材料,由于其比重小,剛性好和強度高而成為一種先進的航空航天材料,因為航天飛行器的重量每減少1公斤,就可使運載火箭減輕500公斤,所以,在航空航天工業中爭相采用先進復合材料,有一種垂直起落戰斗機,它所用的碳纖維復合材料已占全機重量的1/4,占機翼重量的1/3,據報道,美國航天飛機上3只火箭推進器的關鍵部件以及先進的MX導彈發射管等,都是用先進的碳纖維復合材料制成的。
現在的F1(世界一級方程錦標賽)賽車,車身大部分結構都用碳纖維材料,頂級跑車的一大賣點也是周身使用碳纖維,用以提高碳纖維布膠氣動性和結構強度。
碳纖維可加工成織物,氈,席,帶,紙及其他材料,傳統使用中碳纖維除用作絕熱保溫材料外,一般不單獨使用,多作為增強材料加入到樹脂,金屬,陶瓷,混凝土等材料中,構成復合材料,碳纖維增強的復合材料可用作飛機結構材料,電磁屏蔽除電材料,人工韌帶等身體代用材料以及用于制造火箭外殼,機動船,工業機器人,汽車板簧和驅動軸等。
碳纖維增強聚合物(carbonfibrereinforcedpoly-mer簡稱cfrp,也稱為碳纖維增強塑料)是由環氧樹脂粘高抗拉強度的碳纖維束而成的。
使用碳纖維布加固具有以下幾個優點:。
a,強度高(碳纖維布膠強度約為普通鋼材的10倍),效果好。
b,加固后能大大提高結構的耐腐蝕性及耐久性。
c,自重輕(約200g/m2),基本不增加結構自重及截面尺寸,柔性好,易于裁剪,適用范圍廣。
d,施工簡便(不需大型施工機構及周轉材料),易于操作,經濟性好,e,施工工期短(本工程實例僅用一周),因此,碳纖維結構加固技術在混凝土結構方面已產生較大的效應。
碳纖維加固技術適用于各種結構類型,各種結構部位的加固修補,如梁,板,柱,屋架,橋墩,橋梁,筒體,殼體等結構,要求基層混凝土的強度等級不低于c15即可,另外,磚砌體的某些力學性能也可以用碳纖維進行加固。
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